第1章 传感器技术基础 1

1.1 自动检测技术概论 1

1.1.1 自动检测技术的重要性 1

1.1.2 自动检测系统 2

1.1.3 自动检测技术的发展趋势 3

1.2 测量方法与测量误差 4

1.2.1 测量方法 4

1.2.2 测量误差的表示方法 5

1.2.3 测量误差的分类 6

1.2.4 测量的精密度、准确度和

精确度 7

1.2.5 系统误差的发现和处理 9

1.3 传感器的定义、组成与分类 10

1.3.1 传感器的定义 10

1.3.2 传感器的作用和组成 10

1.3.3 传感器的分类 11

1.4 传感器的基本特性 12

1.4.1 静态特性 12

1.4.2 动态特性 15

1.4.3 传感器的主要技术指标 16

思考与练习题 16

第2章 电阻式传感器及其应用 17

2.1 电位器式传感器 18

2.1.1 电位器式传感器的工作原理 18

2.1.2 电位器式传感器的输出特性 19

2.1.3 线绕电位器式传感器的结构 20

2.1.4 线绕电位器式位移传感器 21

2.1.5 非线绕电位器式传感器 21

2.1.6 光电电位器式传感器 22

2.2 应变式传感器 23

2.2.1 电阻应变效应 23

2.2.2 电阻应变片的结构 24

2.2.3 电阻应变片的特性 26

2.2.4 测量电路 27

2.2.5 温度误差与补偿 30

2.3 压阻式传感器 32

2.3.1 压阻效应 32

2.3.2 半导体应变片结构与特性 32

2.3.3 压阻传感器测量电路 34

2.3.4 温度补偿 34

2.4 电阻式传感器的应用 35

2.4.1 应变式力传感器 36

2.4.2 应变式容器液位传感器 38

2.4.3 应变式电子秤 38

思考与练习题 39

第3章 电感式传感器及其应用 40

3.1 自感式传感器及其应用 41

3.1.1 自感式传感器的工作原理 41

3.1.2 自感式传感器的分类 43

3.1.3 自感式传感器的测量电路 45

3.1.4 自感式传感器应用举例 47

3.2 差动式传感器及其应用 48

3.2.1 差动式传感器的工作原理 48

3.2.2 差动式传感器输出特性分析 49

3.2.3 差动式传感器的应用 50

3.3 电涡流式传感器及其应用 52

3.3.1 电涡流式传感器的工作原理与

特性 52

3.3.2 电涡流式传感器的结构 53

3.3.3 电涡流式传感器的测量电路 55

3.3.4 电涡流式传感器的应用 56

思考与练习题 59

第4章 电容式传感器及其应用 60

4.1 电容式传感器的工作原理 61

4.1.1 变面积式电容传感器 62

4.1.2 变极距式电容传感器 63

4.1.3 变介电常数式电容传感器 63

4.2 测量电路 64

4.2.1 桥式测量转换电路 64

4.2.2 差分脉冲调宽电路 65

4.2.3 运算放大器电路 67

4.3 保持电容式传感器特性稳定的方法 68

4.3.1 减小边缘效应的影响 68

4.3.2 减小寄生电容的影响 69

4.4 电容式传感器的应用 69

4.4.1 电容式差压传感器 69

4.4.2 电容式测厚传感器 70

4.4.3 电容式接近开关 70

4.4.4 电容式湿度传感器 71

4.4.5 电容式振动位移传感器 72

4.4.6 电容式加速度传感器 72

4.4.7 电容式油量表 73

思考与练习题 74

第5章 电动势式传感器及其应用 75

5.1 霍尔式传感器及其应用 76

5.1.1 霍尔效应的工作原理 76

5.1.2 霍尔式传感器的符号与

基本电路 78

5.1.3 霍尔元件的主要技术参数 79

5.1.4 霍尔元件的误差及其补偿 80

5.1.5 霍尔式传感器的应用 82

5.2 磁电式传感器及其应用 84

5.2.1 磁电式传感器工作原理 84

5.2.2 动圈式磁电传感器 85

5.2.3 磁阻式磁电传感器 86

5.3 压电式传感器及其应用 88

5.3.1 压电效应及压电材料 88

5.3.2 压电式传感器的等效电路 91

5.3.3 压电式传感器的应用 94

思考与练习题 95

第6章 温度检测传感器及其应用 97

6.1 温度测量概述 98

6.1.1 温标 98

6.1.2 温度检测的方法与分类 99

6.2 膨胀式温度计 100

6.2.1 双金属温度计 100

6.2.2 压力式温度计 101

6.3 热电阻温度传感器 101

6.3.1 热电阻传感器工作原理和

材料 101

6.3.2 热电阻的结构 104

6.3.3 金属热电阻传感器的应用 105

6.4 半导体热敏电阻温度传感器 106

6.4.1 热敏电阻的分类 106

6.4.2 热敏电阻的特点与主要

参数 107

6.4.3 热敏电阻传感器的应用 109

6.5 热电偶传感器 111

6.5.1 热电偶测温原理 111

6.5.2 热电偶的基本定律 114

6.5.3 热电极材料及常用热电偶 116

6.5.4 热电偶的结构形式 121

6.5.5 热电偶安装注意事项 122

6.5.6 热电偶的冷端处理和补偿 122

6.5.7 热电偶的实用测温电路 125

6.5.8 热电偶的应用及配套仪表 126

6.6 非接触温度测量 128

6.6.1 全辐射温度计 128

6.6.2 光学高温计 129

6.6.3 光电高温计 129

6.6.4 比色高温计 131

6.6.5 红外测温 132

思考与练习题 133

第7章 光电式传感器及其应用 134

7.1 光电器件 135

7.1.1 光电管 135

7.1.2 光电倍增管 137

7.1.3 光敏电阻 138

7.1.4 光敏二极管和光敏晶体管 141

7.1.5 光电池 144

7.1.6 光电器件传感器的应用 146

7.2 光电耦合器 148

7.3 电荷耦合器件 150

7.3.1　CCD的基本工作原理 150

7.3.2　CCD图像传感器 152

7.3.3　固态图像传感器的应用 154

思考与练习题 156

第8章 光纤传感器及其应用 158

8.1 光纤传感器基础 159

8.1.1 光纤的结构与导光原理 159

8.1.2 光纤传感器的结构与分类 161

8.1.3 光波调制技术 165

8.1.4 光纤传感器中的耦合 166

8.2 光纤传感器的应用 167

8.2.1 光纤传感器的特点 167

8.2.2 光纤传感器应用举例 167

思考与练习题 170

第9章 物位与流量测量 171

9.1 物位测量 171

9.1.1 直接测量法 172

9.1.2 浮子式液位计 172

9.1.3 静压式液位计 174

9.1.4 电阻式液位计 175

9.1.5 电感式液位计 175

9.1.6 电容式液位计 176

9.1.7 超声波式物位计 177

9.2 流量测量 181

9.2.1 流量概述与测量方法 181

9.2.2 差压式流量计 183

9.2.3 容积式流量计 195

9.2.4 速度式流量计 199

9.2.5 振动式流量计 201

9.2.6 电磁式流量计 205

9.2.7 质量流量计 208

思考与练习题 209

第10章 气体成分检测 210

10.1 热导式气体分析仪 211

10.1.1 热导式气体分析仪的

基本原理 211

10.1.2 热导式气体分析仪的结构 212

10.2 热磁式气体分析仪 214

10.2.1 热磁式氧气分析仪 215

10.2.2 氧化锆式氧量分析仪 216

10.3 红外线气体分析仪 217

10.3.1 红外线及其特征 217

10.3.2 光的吸收定律 218

10.3.3 红外线气体分析仪的检测

原理及结构 218

思考与练习题 222

第11章 传感器新技术 223

11.1 虚拟仪器技术 223

11.1.1 虚拟仪器技术的基本概念 223

11.1.2 虚拟仪器的软硬件简介 224

11.1.3 数据采集和数据处理 224

11.1.4 应用举例 225

11.2 无线传感器网络 227

11.2.1 无线传感器网络的概念 227

11.2.2 无线传感器网络的特点 228

11.2.3 无线传感器网络的局限性 230

11.2.4 无线传感器网络的应用 231

11.3 多传感器数据融合技术 233

11.3.1 基本概念 233

11.3.2 融合方法 235

11.3.3 应用举例 239

思考与练习题 242

第12章 传感器的综合应用 243

12.1 传感器在汽车上的应用 243

12.1.1 发动机控制用传感器 243

12.1.2 底盘控制用传感器 244

12.1.3 车身控制用传感器 245

12.1.4 车用传感器研究开发趋势 245

12.2 传感器在数控机床上的应用 246

12.3 传感器在多关节机器人中的应用 250

12.3.1 多关节机器人的传感器

选择 250

12.3.2 传感器的信息融合 254

思考与练习题 254

附录1 Pt100(RTD)热电阻

分度表(℃) 255

附录2 铜—康铜热电偶分度表 258

附录3 测试题 259

参考文献 262 2100433B